CN217405481U - 一种车用燃料电池系统及汽车 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及燃料电池技术领域，具体公开了一种车用燃料电池系统及汽车，该车用燃料电池系统包括燃料电池组、供应压缩气体的空气压缩机、冷却压缩气体的中冷器、对供应至燃料电池组之前的压缩气体进行加湿的加湿器，中冷器包括冷却液回路，中冷器的冷却液回路接入车辆的冷却液回路中。该车用燃料电池系统可借助车辆自身的冷却系统对进入燃料电池组的压缩气体进行温度调节。

Description

一种车用燃料电池系统及汽车

技术领域

本实用新型涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种车用燃料电池系统中中冷器的冷却液回路。

背景技术

燃料电池组中，质子交换膜的水合状态对于燃料电池的性能和寿命具有非常重要的作用。其中，气体进入燃料电池组的温度对燃料电池组中质子交换膜的工作性能有着很大的影响。燃料电池组发出不同的功率，工作温度需求不同。燃料电池组在低功率下，对进入燃料电池组内的气体的温度需求较低，燃料电池组在高功率下，对进入燃料电池组内的气体的温度需求较高。

因此急需改善燃料电池的气路系统，使其进入燃料电池组的空气的温度与燃料电池组的工作功率相匹配。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：提供一种车用燃料电池系统及汽车，以解决相关技术中进入燃料电池组的空气的温度与燃料电池组的工作功率不匹配的问题。

本实用新型提供一种车用燃料电池系统，包括燃料电池组、供应压缩气体的空气压缩机、冷却压缩气体的中冷器、对供应至所述燃料电池组之前的所述压缩气体进行加湿的加湿器，所述中冷器包括冷却液回路，所述中冷器的冷却液回路接入车辆的冷却液回路中。

作为车用燃料电池系统的优选技术方案，所述中冷器的冷却液回路包括第一冷却液进液管和第一冷却液出液管，所述车辆的冷却液回路包括第二冷却液进液管和第二冷却液出液管；

其中中冷器的所述第一冷却液进液管用于接收来自所述车辆的所述第二冷却液出液管的冷却液，所述中冷器的所述第一冷却液出液管用于向所述车辆的所述第二冷却液进液管供应冷却液。

作为车用燃料电池系统的优选技术方案，还包括流量调节阀，所述流量调节阀布置在所述车辆的第二冷却液出液管和所述中冷器的所述第一冷却液进液管之间，用于控制流入所述中冷器的冷却液流量。

作为车用燃料电池系统的优选技术方案，还包括第一排气管，所述第一排气管用于排出所述燃料电池组排出的气体，所述加湿器用于给所述第一排气管中的气体加湿。

作为车用燃料电池系统的优选技术方案，还包括背压阀，所述背压阀设置于所述第一排气管上，且位于所述第一排气管的出口端。

作为车用燃料电池系统的优选技术方案，所述中冷器包括进气口和出气口，所述压缩气体从所述进气口流入且从所述出气口流出；

所述车用燃料电池系统还包括第二排气管和旁通阀，所述第二排气管的一端与所述中冷器的所述出气口连通，所述旁通阀设置于所述第二排气管。

作为车用燃料电池系统的优选技术方案，所述燃料电池组还包括燃料电池组进液口和燃料电池组出液口，系统高温冷却液出液口与所述燃料电池组进液口连通，系统高温冷却液进液口与所述燃料电池组出液口连通。

作为车用燃料电池系统的优选技术方案，还包括第一温度传感器，所述第一温度传感器用于监测所述燃料电池组进气口处的气体温度。

作为车用燃料电池系统的优选技术方案，还包括第二温度传感器，所述第二温度传感器用于监测进入燃料电池组的冷却液温度。

本实用新型提供一种汽车，包括上述任一方案中的车用燃料电池系统。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型提供一种车用燃料电池系统，该车用燃料电池系统包括燃料电池组、供应压缩气体的空气压缩机、冷却压缩气体的中冷器、对供应至燃料电池组之前的压缩气体进行加湿的加湿器，中冷器包括冷却液回路，中冷器的冷却液回路接入车辆的冷却液回路中。当燃料电池组开始工作时，空气压缩机将压缩后的压缩气体通过中冷器的调温和加湿器的加湿后进入燃料电池组内。由于中冷器的冷却回路接入至车辆的冷却回路中，所以，车辆的冷却液会流入中冷器的冷却回路中。冷却液流过中冷器时，冷却液会带走流过中冷器的压缩气体的温度，进而实现对流入燃料电池组的压缩气体的温度的调节。

附图说明

图1为本实用新型实施例中车用燃料电池系统的结构示意图。

图中：

1、燃料电池组；11、燃料电池组进液口；12、燃料电池组出液口；2、加湿器；3、中冷器；31、第一冷却液进液管；32、第一冷却液出液管；33、进气口；34、出气口；4、空气压缩机；5、流量调节阀；6、第一排气管；7、第二排气管；8、旁通阀；9、背压阀；10、第一温度传感器；13、第二温度传感器。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置，而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

如图1所示，本实施例提供一种车用燃料电池系统，包括燃料电池组1、供应压缩气体的空气压缩机4、冷却压缩气体的中冷器3、对供应至燃料电池组1 之前的压缩气体进行加湿的加湿器2，中冷器3包括冷却液回路，中冷器3的冷却液回路接入车辆的冷却液回路中。对于中冷器3的冷却液回路和车辆的冷却液回路的具体结构和连接方式，可选地，中冷器3的冷却液回路包括第一冷却液进液管31和第一冷却液出液管32，车辆的冷却液回路包括第二冷却液进液管和第二冷却液出液管；中冷器3的第一冷却液进液管31用于接收来自车辆的第二冷却液出液管的冷却液，中冷器3的第一冷却液出液管32用于向车辆的第二冷却液进液管供应冷却液。其中，还包括流量调节阀5，流量调节阀5布置在车辆的第二冷却液出液管和中冷器3的第一冷却液进液管31之间，用于控制流入中冷器3的冷却液流量。

当燃料电池组1开始工作时，空气压缩机4将压缩后的压缩气体通过中冷器3的调温和加湿器2的加湿后进入燃料电池组1内。当需要进入燃料电池组1 内的压缩气体温度大幅度降低时，流量调节阀5的开度增大，进而使流入中冷器3内的冷却液的流量增多，大量冷却液带走了流过中冷器3的压缩气体中的热量，进而中冷器3增大对流过中冷器3的压缩气体的温度的调节幅度，使压缩气体的温度符合燃料电池组1对温度的要求。当需要进入燃料电池组1内的空气温度小幅度降低时，流量调节阀5的开度减小，进而使流入中冷器3内的冷却液的流量减小，由于冷汗液流量的减小，所以冷却液带走压缩气体中的热量也减少，进而中冷器3减小对流过中冷器3的空气温度的调节幅度，使空气的温度符合燃料电池组1对温度的要求。当无需对流过中冷器3的压缩气体进行温度调节时，则直接关闭流量调节阀5，使冷却液无法进入中冷气3中。该气液系统解决了进入燃料电池组1的压缩气体的温度与燃料电池组1的工作功率不匹配的问题。

可选地，还包括第一排气管6，第一排气管6用于排出燃料电池组1排出的气体，加湿器2用于给第一排气管6中的气体加湿。本实施例中，在燃料电池组1内反应完的气体夹杂着气态水蒸气从燃料电池组1的排气口排出，当夹杂着气态水蒸气的混合气体进入加湿器2时，由于加湿器2的温度要低于夹杂着气态水蒸气的混合气体的温度，所以夹杂着气态水蒸气的混合气体中的水蒸气液化后留在加湿器2中，其他的气体随着第一排气管6路排出。该设置可提高水的利用率。

可选地，还包括背压阀9，背压阀9设置于第一排气管6上，且位于第一排气管6的出口端。本实施例中，在一定的压力状态下，燃料电池组1内的质子交换膜才能正常的工作，因此需要在第一排气管6上设置背压阀9，调节背压阀 9，进而使燃料电池组1内的质子交换膜处于最佳的压力环境中。

可选地，所述中冷器3包括进气口33和出气口34，压缩气体从进气口33 流入且从出气口34流出；车用燃料电池系统还包括第二排气管7和旁通阀8，第二排气管7的一端与中冷器3的出气口34连通，旁通阀8设置于第二排气管 7。本实施例中，由于空气压缩机4对空气的压缩速率是固定的，因此，设置旁通阀8可以调节空气压缩机4产生的压缩气体进入燃料电池组1的量，进而调节压缩气体的压强，多余的压缩气体可通过旁通阀8从第二排气管7排出。

可选地，燃料电池组1还包括燃料电池组进液口11和燃料电池组出液口12，系统高温冷却液出液口与燃料电池组进液口11连通，系统高温冷却液进液口与燃料电池组出液口12连通。本实施例中，系统高温冷却液从燃料电池组1进液口流入且从燃料电池组1出液口流出，该设置可以给燃料电池组1进行降温。

可选地，还包括第一温度传感器10，第一温度传感器10用于监测燃料电池组1进气口处的气体温度。本实施例中，第一温度传感器10监测进入燃料电池组1的压缩气体的温度1进而可以判断进入燃料电池组1内的温度是否合适，若不合适，则调节流量调节阀。

可选地，还包括第二温度传感器13，第二温度传感器13用于监测进入燃料电池组1的冷却液温度。本实施例中，第二温度传感器13用于监测进入燃料电池组1的系统高温冷却液的温度，因此，根据第二温度传感器13检测的温度可以判断燃料电池组1的温度。

本实施例还提供一种汽车，包括上述任一方案中车用燃料电池系统。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种车用燃料电池系统，包括燃料电池组(1)、供应压缩气体的空气压缩机(4)、冷却压缩气体的中冷器(3)、对供应至所述燃料电池组(1)之前的所述压缩气体进行加湿的加湿器(2)，其特征在于，所述中冷器(3)包括冷却液回路，所述中冷器(3)的冷却液回路接入车辆的冷却液回路中。

2.根据权利要求1所述的车用燃料电池系统，其特征在于，所述中冷器(3)的冷却液回路包括第一冷却液进液管(31)和第一冷却液出液管(32)，所述车辆的冷却液回路包括第二冷却液进液管和第二冷却液出液管；

其中所述中冷器(3)的所述第一冷却液进液管(31)用于接收来自所述车辆的所述第二冷却液出液管的冷却液，所述中冷器(3)的所述第一冷却液出液管(32)用于向所述车辆的所述第二冷却液进液管供应冷却液。

3.根据权利要求2所述的车用燃料电池系统，其特征在于，还包括流量调节阀(5)，所述流量调节阀(5)布置在所述车辆的所述第二冷却液出液管和所述中冷器(3)的所述第一冷却液进液管(31)之间，用于控制流入所述中冷器(3)的冷却液流量。

4.根据权利要求1所述的车用燃料电池系统，其特征在于，还包括第一排气管(6)，所述第一排气管(6)用于排出所述燃料电池组(1)排出的气体，所述加湿器(2)用于给所述第一排气管(6)中的气体加湿。

5.根据权利要求4所述的车用燃料电池系统，其特征在于，还包括背压阀(9)，所述背压阀(9)设置于所述第一排气管(6)上，且位于所述第一排气管(6)的出口端。

6.根据权利要求1所述的车用燃料电池系统，其特征在于，所述中冷器(3)包括进气口(33)和出气口(34)，所述压缩气体从所述进气口(33)流入且从所述出气口(34)流出；

所述车用燃料电池系统还包括第二排气管(7)和旁通阀(8)，所述第二排气管(7)的一端与所述中冷器(3)的所述出气口(34)连通，所述旁通阀(8)设置于所述第二排气管(7)。

7.根据权利要求1所述的车用燃料电池系统，其特征在于，所述燃料电池组(1)还包括燃料电池组进液口(11)和燃料电池组出液口(12)，系统高温冷却液出液口与所述燃料电池组进液口(11)连通，系统高温冷却液进液口与所述燃料电池组出液口(12)连通。

8.根据权利要求1-7任一项所述的车用燃料电池系统，其特征在于，还包括第一温度传感器(10)，所述第一温度传感器(10)用于监测所述燃料电池组(1)进气口处的气体温度。

9.根据权利要求1-7任一项所述的车用燃料电池系统，其特征在于，还包括第二温度传感器(13)，所述第二温度传感器(13)用于监测进入燃料电池组(1)的冷却液温度。

10.一种汽车，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的车用燃料电池系统。

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